华北水利水电大学学报(自然科学版)

Journal of North China Institute of Water Conservancy and Hydroelectric Power

干旱专题

  • 干旱分析技术的研究进展

    金菊良;杨齐祺;周玉良;崔毅;张宇亮;蒋尚明;张明;袁潇晨;

    干旱分析是全面认识干旱及其影响的有效途径,是旱灾风险评估和管理的基础,可为旱灾风险决策提供科学依据。基于此,以旱灾系统为研究对象,从旱灾系统各子系统的相互作用出发,提出了由14类分析技术组成的干旱分析技术体系,其中的关键技术是干旱区划、致灾因子危险性分析、旱灾脆弱性分析和抗旱能力分析。系统综述了这14类分析技术的研究现状,指出了从致灾因子、承灾体、防灾减灾措施、孕灾环境的单方面研究逐步过渡到对它们之间的相互作用和关系的研究和多种干旱分析技术的复合研究,从定性分析过渡到定量分析,从统计分析过渡到物理成因解析的研究发展趋势。

    2016年02期 v.37;No.145 1-15页 [查看摘要][在线阅读][下载 415K]
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  • 基于WHMLUCC水文模型的非一致性干旱频率计算方法(Ⅱ):作物缺水干旱指标在无定河流域的应用

    李析男;谢平;陈丽;雷旭;顾海挺;

    干旱作为一种常见的气象灾害,已经成为制约社会经济发展和农业生产的瓶颈之一。结合考虑土地利用/覆被变化的流域水文模型(WHMLUCC)和作物缺水指标(CWSI)模拟干旱的发展过程,从成因途径提出基于WHMLUCC的非一致性干旱频率计算方法,并以无定河流域为例,推求不同时期(或情景)的干旱频率分布规律,进一步结合干旱等级标准推求不同等级(无旱、轻旱、中旱、重旱、特旱)干旱事件出现的概率,为该流域干旱预测和干旱规划提供科学依据。研究结果表明:1通过作物缺水指标分析可知,过去气候条件下的情景2(过去近期)与情景1(过去远期)相比,CWSI增加了0.045;不同气候条件下情景3(现状时期)与情景2(过去近期)相比,CWSI增加了0.018。2通过干旱频率计算分析可知,同频率、同重现期下,过去远期、过去近期和现状时期的作物缺水指标呈增加趋势,中旱等级以上干旱事件的概率也有所增加,说明无定河农业干旱程度逐渐加重。3通过成因分析发现,无定河流域农业干旱与气候变化和当地水土保持工作密不可分。

    2016年02期 v.37;No.145 16-21页 [查看摘要][在线阅读][下载 289K]
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  • 基于AWTP的河南省干旱演变特征分析

    王富强;李玉娟;

    干旱形成过程复杂,监测、评价困难,合适的评价指标的选取对科学评估干旱演变规律、准确预测干旱发展趋势具有重要意义。根据河南省的干旱现状,选取降水平均等待时间指数(AWTP)作为评价指数,利用17个代表站点1961—2012年的逐日降水资料系统地分析了河南省干旱的时空演变特征。分析结果表明:时间上,近52年来河南省干旱呈现平稳加重趋势(2.03 d/10 a),其中,1973年、1995年、1999年、2010年、2011年的影响范围较大;同时,干旱具有28 a左右的周期性变化特征。空间上,干旱程度具有豫北>豫东>豫中>豫西>豫南的区域分布特征,豫北、豫东、豫中西部和豫南西部干旱加重趋势显著,其他地区干旱发展趋势平缓。研究结果可为河南省抗旱减灾提供科学依据。

    2016年02期 v.37;No.145 22-27页 [查看摘要][在线阅读][下载 1270K]
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  • 基于GIS的贵州省玉米干旱灾害风险评估

    张泽中;李佳;徐建新;

    基于玉米不同生育阶段降水负距平百分率划分的干旱标准、信息扩算理论计算的干旱发生概率、减产等级以及相应的发生概率,建立了干旱灾害风险模型,结合GIS技术对玉米不同生育阶段干旱灾害风险进行了区划。结果表明:贵州省玉米播种—出苗期旱灾风险从西南到东北方向大致呈现先增加后降低的趋势;出苗—拔节期旱灾风险高,极高风险区主要位于贵州省东北部,中部和西南部为中低风险区,干旱风险从中部到东北部呈现逐渐增加的趋势;拔节—抽穗期旱灾风险从北部至南部大致呈现逐渐增加的趋势,北部风险沿东西方向呈现先增加再降低的趋势;抽穗—灌浆期旱灾风险从西北部至东南部呈现阶梯状逐渐增加的趋势;灌浆—成熟期西部的旱灾风险低于东部,少量地区除外;全生育期旱灾风险呈层状分布,在这种层状分布中,旱灾风险呈现从西北部向东南部逐渐增加的趋势。

    2016年02期 v.37;No.145 28-32页 [查看摘要][在线阅读][下载 882K]
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水资源

  • 基于季节性马尔科夫模型的郑州市降雨指数衍生品定价

    王志良;鲁亮涛;刘萍萍;

    未来特定时间区间内降雨指数的微小差别,会对降雨指数衍生品的理论价格产生很大的影响。根据郑州市的降雨过程具有明显的季节性特征的特点,提出了季节性马尔科夫模型,并用此模型对其降雨频率进行建模。然后,用Gamma分布模拟郑州市不同季度的日降雨量的分布。最后,对郑州市未来一年的日降雨量进行随机模拟,并运用蒙特卡洛方法,模拟计算了基于郑州市第二季度降雨累积指数的期货合约的到期收益值。计算结果表明,本文提出的季节性马尔科夫模型可以更好地模拟郑州市降雨过程的统计特征。

    2016年02期 v.37;No.145 33-36页 [查看摘要][在线阅读][下载 261K]
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  • 珠江流域片地下水资源开发利用现状及保护对策分析

    申子通;陈南祥;贺新春;

    以珠江流域片区域地下水为研究对象,阐述了珠江流域片地下水类型、分布特征及其开发利用情况,分析和总结了珠江流域片地下水开发利用中存在的问题,提出了相应的保护对策,即:深入开展区域地下水基础研究工作、进一步完善地下水动态监测体系、采取综合修复治理措施、构建地下水科学管理体制等。

    2016年02期 v.37;No.145 37-40页 [查看摘要][在线阅读][下载 110K]
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  • 豫北对流型地热区热矿水的特点及理疗作用

    姜宝良;张石磊;豆敬磊;余晨;

    在豫北发现的两处对流型地热区,由于对水质特征及利用价值认知不足,使这一宝贵的地热资源没有发挥应有的作用。本文通过对豫北两处地热区的地质背景、热矿水水化学特征的分析,依据国家有关标准对热矿水进行评价,并详细论述了热矿水中的各种成分的理疗作用。这两处热矿水含有多种对人体有益的矿物质和微量元素及放射性气体。现代医学研究证明:用该热矿水进行长期洗浴,具有很好的理疗作用。研究成果可指导类似地热资源的合理开发利用,使宝贵的热矿水资源发挥应有的价值,造福人类。

    2016年02期 v.37;No.145 41-46页 [查看摘要][在线阅读][下载 129K]
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  • 济源某铅锌产业区土壤重金属空间变异特征及污染评价

    屈吉鸿;梁奇;胡亚男;于福荣;李红红;

    为研究铅锌产业区土壤重金属污染特征,以济源市柿滨村铅锌产业区土壤为研究对象,采用单因子污染指数评价、模糊综合评价、聚类分析、Kriging局部内插值等理论和方法,分析了土壤中Cd、As、Pb、Hg、Cu、Cr、Zn、Ni的污染程度及Cd、As、Pb 3种主要重金属污染物的空间变异特征。结果表明:Cd、As、Pb均有不同程度的超标,以Cd超标率最高,模糊数学综合评价法评价结果为三级;各种重金属元素间均存在一定的相关性;垂直方向上,Cd、As、Pb均集中分布在土壤表层(0~20 cm),由表层至深层其质量分数逐渐降低;水平方向上,Cd、Pb和As的质量分数均呈现由厂区向周边逐渐降低的趋势,扩散速度受周边地势影响明显。

    2016年02期 v.37;No.145 47-51页 [查看摘要][在线阅读][下载 468K]
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水工结构与材料

  • 钢纤维全轻混凝土叠浇配筋梁裂缝宽度试验研究

    李长永;彭超;丁新新;潘丽云;

    根据钢纤维全轻混凝土叠浇配筋梁、钢筋混凝土梁和钢筋钢纤维全轻混凝土梁的受弯性能试验,结合裂缝分型统计分析,研究了纵向受拉钢筋配筋率和钢纤维全轻混凝土截面高度对叠浇梁正截面主要裂缝分布平均间距、平均宽度和最大宽度的影响规律,提出了钢纤维全轻混凝土配筋叠浇梁正截面裂缝计算公式。研究成果为钢纤维全轻混凝土配筋叠浇梁正常使用极限状态裂缝验算提供了计算方法。

    2016年02期 v.37;No.145 52-56页 [查看摘要][在线阅读][下载 549K]
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  • 基于加速遗传算法的方钢管混凝土柱优化模型

    袁朝阳;吴成国;张宇亮;钟磊;杨齐祺;

    方钢管混凝土柱因其优良的性能被越来越多地应用到高层建筑结构设计中,其经济性也日益受到关注。设计合理的构件尺寸将会节省投资成本、降低工程造价,因此合理地优化方钢管混凝土柱构件则显得非常重要。根据钢管混凝土结构设计最新规范建立方钢管混凝土柱优化模型,并采用罚函数法处理复杂约束问题,提出用加速遗传算法求解该优化模型,并以某高层结构底层柱为例进行了应用验证。结果表明:经加速遗传算法优化后的单根柱造价比原设计造价节省了24.5%,效益可观;用加速遗传算法对方钢管混凝土柱进行优化设计是可行的,具有较高的经济效益和推广应用价值。

    2016年02期 v.37;No.145 57-61页 [查看摘要][在线阅读][下载 251K]
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  • 基于数字图像内核的再生混凝土氯离子扩散分析

    谢财奇;吴宇清;

    沿海及除冰盐环境下,再生混凝土(Recycled Aggregate Concrete,RAC)的耐久性易受到氯离子扩散的影响。再生混凝土的粗骨料表面往往附着一层老砂浆,结构相对复杂,具有显著的微观不确定性。为了研究微观不确定性对再生混凝土氯离子扩散的影响,本文采用扫描电子显微镜对再生混凝土粗骨料进行观测,得到了一系列再生混凝土细观结构的数字图像。根据再生混凝土骨料的特点,提出了结合随机均质化和多尺度的数字图像驱动理论,建立了再生混凝土五层模型,推导了再生混凝土氯离子扩散的理论公式,并对上述图像进行了数字图像驱动线下部分的分析,求解数字图像内核方程后得到的特征值和特征向量十分理想,耗费较小的计算量即可得到误差较小的结果,表明该研究方法切实可行。

    2016年02期 v.37;No.145 62-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 1049K]
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  • 盾构隧道施工注浆参数合理取值的简化算法

    黎春林;孙玉永;陈静;

    在盾构隧道施工中,临近隧道部分土体因应力扰动产生变形,土体变形大小与注浆参数密切相关。为分析盾构施工对临近土层强度破坏和变形的影响,根据土体的强度破坏准则,研究了注浆压力的合理取值范围,并从施工安全的角度提出了最优注浆压力的确定方法;然后,采用镜像法分析了注浆量和地表沉降的关系,并通过和工程现场实测数据的对比分析,得出地表位移和注浆量基本呈线性关系这一结论。在此基础上,提出了以控制沉降为目标来确定最佳注浆量的一种简化计算方法。

    2016年02期 v.37;No.145 67-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 507K]
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  • 基于三角模糊数-TOPSIS的绿色施工评标方法

    罗党;孙慧芳;毛文鑫;

    科学合理的评标方法对于优选具备绿色施工能力的承包人至关重要。现有的评标方法中存在定性指标较多、专家评标时评标语言模糊等问题。结合绿色施工的标准和要求,构建绿色施工招标评标体系,并建立了基于三角模糊数-TOPSIS法的绿色施工招标评标模型,最后通过实例验证了该评标模型的科学性和实用性。

    2016年02期 v.37;No.145 73-77页 [查看摘要][在线阅读][下载 137K]
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  • 膨胀土动力学特性变化规律试验研究

    黄志全;张茜;吴超;张振华;

    利用GDS共振柱试验系统对非饱和膨胀土进行动力特性试验,研究自由膨胀率不同时非饱和膨胀土动剪切模量和阻尼比的变化规律,以及动剪切模量和阻尼比随动剪切应变增加的变化趋势。结果表明:自由膨胀率增大时,非饱和膨胀土动剪切模量随之增大,最大动剪切模量增大,阻尼比也随之增大;随着动剪切应变的增加,非饱和膨胀土动剪切模量减小,但阻尼比随之增加;当剪切应变较大时,动剪切模量随动剪切应变增加而下降的幅度变大,阻尼比的增幅亦变大。

    2016年02期 v.37;No.145 78-82页 [查看摘要][在线阅读][下载 546K]
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  • 滑带土强度参数的水致弱化规律试验研究

    董金玉;郑珠光;赵志强;杨继红;

    滑带土的强度特性直接关系到滑坡体的稳定性,在影响滑带土强度特性的众多因素中,水的作用至关重要,且水对不同种类滑带土强度特性的影响程度不同。粉土和粉质黏土属于两种常见的滑带土类型,笔者选取三峡的粉土滑带土和栾川的粉质黏土滑带土,进行了不同含水率下的室内直接剪切试验,旨在对比研究此两种滑带土的水致弱化规律。试验结果表明:在含水率增大的过程中,三峡粉土滑带土的黏聚力先增大后减小,在液限附近存在一个极大值,栾川粉质黏土滑带土的黏聚力则呈对数形式递减;随着含水率的增大,三峡粉土滑带土和栾川粉质黏土滑带土的内摩擦角均呈线性降低,三峡粉土滑带土内摩擦角降低的速率小于栾川粉质黏土滑带土。

    2016年02期 v.37;No.145 83-86页 [查看摘要][在线阅读][下载 319K]
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水电站设备

  • 影响接地系统安全的关键要素研究

    付学文;马振宏;魏智娟;顾爽;王中亮;孔国良;

    为给接地系统的施工及技术改造提供一些理论依据,研究了影响接地系统安全的关键要素。采用加拿大SES公司的CDEGS软件,根据工程实际中的土壤结构,通过对故障电流流入变电站的位置、土壤结构、地网网格间距、垂直接地体数量与形状、地网边角角度、地网外延水平接地体、地表土壤电阻率等7个方面系统地仿真,论证了影响接地系统安全的关键要素,认为故障电流在接地网边角地带时风险最大,可以用改变地网形状或土壤电阻率等方法提高电力系统的接地可靠性。

    2016年02期 v.37;No.145 87-92页 [查看摘要][在线阅读][下载 1274K]
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